用BEC泡测量微力

美国莱斯大学的Satyan Bhongale和罗斯·阿莫斯国家实验室的Eddy Timmermans提出了一种用超冷原子凝聚的BEC (Bose-Einstein condensation,玻色-爱因斯坦凝聚)"气泡"测量极微小力的方法,目前他们已经展开相关实验.实验方案中的"气泡"是由一种超冷原子气作为核心,在外面包上一层另一种超冷原子制成.     

自然界中的声致冷光是化学过程

今年早期橡树岭实验室的科学家们曾报道过关于由声致冷光所引发的核聚变反应 ,最近美国伊利诺衣大学的Ｙ .Ｄｉｄｅｎｋｏ和Ｋ .Ｓｕｓｌｉｃｋ教授进行了一组新的实验 ,揭示了过去一直围绕在声致冷光问题上的神秘面纱 .他们证实 :自然界中的声致冷光是一种化学过程 ,而不是一种核反应 .所谓的声致冷光是指利用超声波对在液体中的气泡进行压缩时 ,通过快速振荡后转化为飞秒级光脉冲的现象 .两位教授的实验表明 ,当强烈的声波压缩气泡时 ,可将气泡的温度增加到 10 0 0 0— 2 0 0 0 0Ｋ量级 ,这时气泡内的气体分子发生电离化 ,并伴有大量的化…     

超冷费米原子气体的超流动性

最近美国MIT的Ketterle W教授和他的同事们对超冷费米原子气体具有超流动性作出了实验论证，他们观察到在锂-6原子气体形成玻色-爱因斯坦凝结时会出现涡流运动，涡流呈现出持久的无摩擦的流动特性．Ketterle研究组用激光束将冷冻的原子固定在各自的位置上，然后再分离出若干激光光束来激发出涡流．通常玻色原子与费米原子在低温下的量子行为是很不相同的．     

在高压下双原子分子的行为

位于美国华盛顿洲的Carnegie研究所的A．Goncharov教授的他的合作者美国Lawrence Livermore国家实验室的J．Crowhurst教授共同进行了一项实验．他们将许多种类的双原子分子，例如氢、氘和氮等挤压人一个菱形的砧格内，然后观察它们在高温高压下的行为．在实验中他们不断地改变温度与压强这两个参数，使分子样品常常可以从流体转变为晶体，或者反过来从晶体变为流体，甚至于让整个分子解体．他们的具体实验手段是利用近红外激光对样品加热，再利用拉曼光谱仪来测定分子在各种条件下的量子振动激发态，并细缄地记录下各条谱线的频率与伸缩模的线宽。     

失重条件下的气泡坍缩

最近位于瑞士洛桑的EPFL实验室的P．Kobel博士和他的同事们对单个气泡的行为开展了一系列的工作，特别是研究气泡在平坦或弯曲表面下的坍缩．他们希望能观察到球形水滴内气泡是如何与球表面发生作用的，但非常遗憾，在实验室条件下无法做到，由于水滴的大小是厘米量级，所以在重力的影响下，液气的界面成为一个平坦的表面．为此他们将实验安置到欧洲空间通讯飞船（European Space Agency aircraft）的船舱内，因为飞船在上升与下降的飞行过程中有将近20s的失重时间．可以利用这段时间进行失重条件下的气泡坍缩实验．     

德默尔特和他的离子陷阱

 汉斯·德默尔特是美国西雅图市华盛顿大学物理系教授.由于他发明了用电磁陷阱捕捉质子、电子和离子的技术,并将这种技术应用于原子基本常数和光谱学的测量,瑞典皇家科学院授于他1989年诺贝尔物理学奖.同他一起获得1989年诺贝尔物理学奖的还有西德波恩大学教授沃尔夫冈·保罗,他主要的成就在于五十年代发明了使用六极磁场将原子束聚于一束射线的方法.另一位获奖的物理学家是美国哈佛大学的诺曼·拉姆齐教授,他的功绩在于发明了一种精确观察原子辐射和测量原子辐射的方法,这种方法构成了目前世界上使用的时间标准的基础.授奖委员会主席英瓦尔·林格伦说:“他们三人创造了准确的测量方注,由于有了这些方法才有可能进行某些实验,从而迫使人们考虑一些基本的物理定律,特别是关于时间和空间的定律”。他们的获奖充分证明了实验物理技术在科学研究中的重要地位。     

将气泡转变成显微注射器

荷兰Twente大学的Ohl教授及其研究组在实验上显示了可用声波技术将气泡流转变成一种显微注射器 ,利用它可将药物或基因等注射到病人身体的各种部位 ,以达到医学上治疗的目的 .藉助于高速显微摄影术 ,研究者们揭示了如何把一种比人类头发丝还细的气泡流转变成一个类似于注射器的针管 ,在其中可以输送一百亿分之一加仑的液体 .这种亚毫微射流的体积似乎非常的小 ,但已足够可以将一些大分子 (如DNA分子和大多数的药物 )作为医学治疗注射入指定的细胞内 .他们实验的具体做法是 :首先对一个处于室温的水槽进行轻微的脱氧处理 ,然后在水槽内部产…     

原子线

适用于电子装置上的世界上非常细小的金丝已能成批地生产，这个工作是由荷兰Delft大学Kavli纳米实验室的P．Snijders和S．Rogge俩位教授与美国田纳西大学的H．Weitering教授合作完成的．他们首先在温度为1200K下对硅基底进行烘烤，从而可以对硅基内的杂质进行清洗，再将这种硅基表面切割成阶梯形状，第二步是把金原子蒸发并喷溅于硅基底上，最后对金原子不加干涉，让金原子不受干扰地沿着阶梯的起伏形状自组装成为一条具有150个金原子长度的金细丝．他们制作的金细丝具有不同的宽度，通常为50nm，其中最细的只有一个原子的宽度。这种最细的金细丝现在并没有使用在任何电子装置匕，而只是作为科学研究之用。     

在原子水平上观察快融化过程

2005年5月，在美国Baltimore召开的CLEO／QELS光学会议上，加拿大多伦多大学的D．Miller教授报告了他和他的同事们进行的一项实验工作，他们第一次在飞秒的时间范围内，在原子水平上观察到金属的融化过程，也就是说，迅速地对金属加热，并观察金属内原子发生的重排列过程，这项实验工作可以为科学家们提供物质在极端条件下状态变化的物理图像，也能使大家了解在行星内部的物质在处于熔化温度时的变化特征。     

断裂与力致发光

压电晶体的结构通常缺乏对称性，它们在受压时，其中的正负电荷将会分离．当压力足够大时，晶体将会断裂，这时正负电荷会通过断裂裂口在空气中重新复合并产生出微弱的电火花．最近美国Illinois大学的K．Susliek教授和他的同事N．Ed-dingaas教授共同研究了这个问题，他们发现可以将这个过程增强和放大．他们把晶体的灰浆沉浸在充满氮气的石腊中，然后对其进行超声波照射．在这个过程中，由于成百万的微型气泡能连续不断地形成并发生内爆，从而形成了一种“声空穴化（acoustic cavitation）”现象，由它所产生出的冲击波趋动着单个晶体逐渐地相聚，这有点类似于用重锤击打晶体并对它们进行轰击一样．     

硫酸中多气泡声致发光光谱

非线性声波方程与气泡脉动方程联立, 可以描述声空化云中的声场以及任何一个气泡的脉动过程,为数值计算空化场问题提供了理论框架.计算的声压分布变化可以用来计算单气泡动力学,了解任何位置处气泡发光过程以及气泡内气体温度和压强变化等. 对浓硫酸中氙气泡空化云的计算定性符合实验观测, 只有钠原子线谱的计算结果相比实验观测有些出入.     

表面活性剂和婴儿的呼吸疾病

将近有 10 %的早产婴儿都会受到呼吸疾病综合症 (ｒｅｐｉｒａｔｏｒｙｄｉｓｔｒｅｓｓｓｙｎｄｒｏｍｅ ,简称ＲＤＳ)的困扰 ,其根源是由于肺部气泡中缺乏一种表面活化剂 ,这种分子量级的材料可以帮助肺部气泡进行从血液中排出二氧化碳和置换氧气的工作。同时这种表面活化剂还可以在气泡的表面张力减小时 ,预防肺部气泡塌缩 ,而让气泡保持着适当的充气状态 ,所以表面活化剂的缺乏将会阻碍肺气泡的工作功能。近来美国加州大学圣特巴巴分校的Ｊ .Ｚａｓａｄｚｉｎｓｋｉ教授和他的同事们正在进行着一项在试管内测试一种单分子层类脂体表面活…     

对单个原子磁极化的观察

美国加州伯克利分校的M．Crommie博士和他在美国海军科学实验室的同行们进行了一项实验研究．他们测定了金属表面上附加的单个原子的自旋性质．首先,他们在铜晶面（111晶面）上形成多个三角形的钴原子岛．由于钴金属是铁磁体,因此钴原子的自旋会以相同的排列方向形成畴,即有些岛域的钴原子自旋是向上的,而另一些岛域的自旋是向下的．还有一些磁性原子分散在小岛上,被称为吸附原子,它们将与作为基底的钴原子发生磁相互作用,从而使吸附原子的自旋有的向上,有的向下．接着再抛撒一些铁原子（有时也使用铬原子）到钴原子岛上,这些铁原子（原子问的距离至少有5nm远）迅速被磁化．用这种方法可测定分离的单个原子的极化状态．利用隧道扫描显微镜（STM）的探针去测试已被磁极化了的吸附原子的量子能级．     

高强度的光电效应

光电效应是爱因斯坦在1921年获得诺贝尔奖的一个项目,它也是早期量子理论发展时的一个里程碑,因为它在物理上阐明了一个基本原理,即具有确定波长的光是由与它相对应的能量的光子所组成．最近德国汉堡的科学家A．A．Sorokin等人利用自由电子所产生的激光（其波长为13nm的紫外光）进行了光电效应．在实验中他们使氙原子的电子变成为自由电子．他们实验中的自由电子激光光束产生的辐射能高达10^16W／cm^2之多．     

超荷电氢的离子

氢是最简单的原子,它是由电子和质子组成的．人们可以通过实验剥掉单个电子而留下带正电荷的原子核,或者加上１个电子给原子１个负电荷而变成负离子．最近,丹麦Ａａｒｈｕｓ大学ＬａｒｓＡｎｄｅｒｓｅｎ教授在激光碰撞实验中发射自由电子使氢原子带有２个电子而获得Ｈ...     

倾斜壁面附近上升气泡的直接数值模拟

本文利用基于Front Tracking的3D直接数值模拟方法对高粘度流体中倾斜壁面附近上升的气泡进行了直接数值模拟,以研究气泡与壁面相互作用以及壁面附近气泡运动的机理.在不同的壁面倾斜角(10°,30°和50°)下针对Eo数分别等于0.7和10的两种典型工况计算了气泡的变形、运动轨迹和上升速度并与实验进行了对比.发现倾斜壁面使得气泡被压扁,在较大的倾斜角下气泡不对称变形程度更大、由此导致的流场不对称性也更大,表明壁面垂直方向的速度受到抑制是壁面引发升力的原因.对于不同的倾角,气泡最终都会沿着倾斜表面滑动,而且倾角越大,气泡中心越接近壁面.气泡的上升速度则随着倾角的增大而单调减小,同实验结果的对比吻合良好.     

异质原子对液体气泡成核影响的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了池沸腾中液体层加入异质原子对气泡成核的影响.分析了异质原子能量参数对液体起始气泡成核时间和温度的影响及其机理.结果表明,当异质原子能量参数小于液氩能量参数时,液体起始气泡成核时间缩短,起始温度降低.当异质原子剂能量参数大于液氩能量参数时,液体起始气泡成核时间增加,起始温度升高.异质原子在壁面上的吸附及在液体中的扩散行为影响固液界面性质,较大能量参数的异质原子扩散系数较小,更多能量参数较大的原子吸附在固体表面上使得壁面势能壁垒增加,导致沸腾时间延迟,液体需要吸收更多的热量克服势能壁垒,进而提高沸腾起始温度.能量参数较小的异质原子扩散系数较大,异质原子更容易分散到液体中,使得壁面附近液体层势能减小,液体层更容易气泡成核行为.     

反物质-物质结合能否产生分子？

当两个原子，每个原子由电子和它的反粒子（即正电子）组成，相互碰撞会发生什么变化呢？现在美国加州大学河边分校科学家Allen Mills教授研究小组发现这些被称为自然界不稳定正电子素原子（亦称电子偶素，符号为Ps）在相互作用后变成更不稳定，正电子素原子相互碰撞湮没，产生威力强大的1辐射．实验结果首次推测正电子素分子（Ps2）的存在，每个分子由两个电子和两个正电子组成．这种物质一反物质对至今实验上未被发现和研究，将开辟关于反物质性质全新领域的研究。     

讲解杨氏双缝干涉时易忽略的几个问题

杨氏双缝干涉实验是光学发展史上的一个重要实验,也是大学物理教学中的必讲内容．一般的讲解过程是：首先讲解当时条件下杨氏双缝干涉实验的困难,即普通光源发光机制的两个随机性——同一时刻不同原子辐射的光是随机的,同一原子不同时刻辐射的光也是随机的（每个光波列持续的时间只有10^-10～10^8s）,这就要求在双缝前加一单缝,     

全国近代物理研究会第10届学术年会在泰安召开

全国第17次原子、原子核物理研讨会暨全国近代物理研究会第10届学术年会于2008年7月18日至22日在山东省泰安市召开．来自全国72所高等院校和部分科研单位的112名代表参加了会议．会议由理事长张学龙教授致开幕词,研究会名誉理事长、北京大学高崇寿教授,《大学物理》主编、北京大学赵凯华教授,以及泰安市和泰山学院的主要领导等出席开幕式并致贺．